华中科技大学王玉刚、郭雨松AS：蛋白质共翻译修饰现象及机制研究

蛋白质修饰是细胞内信号转导的核心机制。传统观点认为，蛋白质修饰发生在翻译完成后，即翻译后修饰(post-translational modification，PTM)，该过程依赖于蛋白质表面氨基酸残基与催化酶的物理相互作用。然而，仍存在一些修饰现象无法以PTM机制来解释，如发生在蛋白质结构内部的PTM不可及修饰位点。因此，生物体内可能存在其他的修饰机制与PTM共同调控蛋白质修饰图谱。

华中科技大学 王玉刚 课题组和 郭雨松 课题组合作发现并解释了哺乳动物细胞中蛋白质乙酰化修饰的新模式：赖氨酰tRNA合成酶（KARS）介导乙酰赖氨酸（AcK）直接参与蛋白质翻译过程，产生带有乙酰化修饰的新生蛋白质，调控哺乳动物细胞的蛋白质乙酰化修饰图谱，该修饰模式与PTM机制有本质不同。 该项工作主要由郭丁源博士、李楠博士和张小燕博士共同完成。

由于食物中含有大量的乙酰化蛋白质，研究者提出猜想：食物蛋白中的乙酰化赖氨酸残基是否会以乙酰赖氨酸的形式被吸收进入机体内，摄食乙酰化的食物蛋白是否会以某些机制影响摄食者的乙酰化图谱。为探究上述问题，作者首先化学合成了氘标记的乙酰化大豆蛋白，给小鼠摄食后，在小鼠血清中检测到食物来源的氘标记的乙酰赖氨酸， 说明乙酰化修饰的食物蛋白是摄食者体内乙酰赖氨酸的直接来源 （图1A）。同时发现，小鼠在摄食乙酰化的食物蛋白后，其肝、脑和肺等多种组织的蛋白质乙酰化修饰图谱发生变化（图1B）。为了进一步探究乙酰赖氨酸影响哺乳动物细胞乙酰化修饰图谱的方式，作者用稳定同位素标记哺乳动物细胞蛋白质组中的赖氨酸（ ¹³ C ₆ , ¹⁵ N ₂ -lysine），并用氘标记的乙酰赖氨酸（d ₃ -AcK）处理 ¹³ C ₆ , ¹⁵ N ₂ -lysine标记的细胞，通过高分辨质谱检测蛋白质乙酰化组的同位素组合，发现有215个氘标记的乙酰化修饰位点，且这些被修饰的赖氨酸残基是非同位素标记的（d ₃ -acetyl- ¹² C ₆ , ¹⁴ N ₂ -lysine），这提示 乙酰赖氨酸可能直接参与到哺乳动物细胞蛋白质合成过程 （图1C）。